DE3614383A1

DE3614383A1 - Linearkugellager

Info

Publication number: DE3614383A1
Application number: DE19863614383
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Tokio/Tokyo Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1985-04-30
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1986-10-30
Also published as: GB8610427D0; JPS61179414U; IT1191760B; FR2581140A1; GB2175054A; US4659239A; IT8620260A1; JPS636507Y2; KR860008380A; KR900002565B1; IT8620260A0; GB2175054B; FR2581140B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Linearkugellager für die axiale, geradlinige Relativbewegung zwischen einer Welle und einem die Welle umgebenden Außenzylinder, wobei die Bewegung ermöglicht wird durch mehrere Kugeln, die den Bewegungswiderstand durch Rollreibung minimieren, so daß die Linearbewegung mit geringer Kraft ausgeführt werden kann. Unter dem Ausdruck "Lager" wird im vorliegenden Zusammenhang einerseits ein Kugelnutlager verstanden, welches eine hin- und hergehende Axialbewegung bei gleichzeitiger möglicher Drehmomentübertragung gestattet, andererseits aber auch ein Linear-Lager, welches zwar eine relative Axialbewegung ermöglicht, jedoch nicht so ausgebildet ist, daß eine Drehmomentübertragung möglich ist.

Ein typisches herkömmliches Lager für eine lineare Axialbewegung besitzt einen Außenzylinder, der auf seiner inneren Umfangsflache mehrere Führungsnuten für belastete Kugeln und mehrere Führungsnuten für unbelastete Kugeln mit jeweils U-förmigem Querschnitt aufweist, wobei die beiden Arten von Führungsnuten sich in Umfangsrichtung abwechseln. Der Außenzylinder besitzt außerdem auf seiner Innenseite Umfangsnuten, die an den beiden axialen Enden der Führungsnuten derart angeordnet sind, daß jede Umfangsnut jeweils eine Führungsnut für belastete Kugeln mit der dazugehörigen Führungsnut für unbelastete Kugeln verbindet.

Der Außenzylinder nimmt einen Kugelkäfig auf, der

mehrere Endlos-Kugelnuten enthält, von denen jede einem Paar von Führungsnuten für belastete und für unbelastete Kugeln entspricht, so daß mehrere Kugeln, •35 die zwischen dem Außenzylinder und dem Käfig gehalten werden, durch den Endlos-Kugeldurchgang umlaufen, welcher gebildet wird durch das Zusammenwirken der Endlos-Kugelnut in dem Kugelkäfig und den Führunqs-

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nuten für belastete und unbelastete Kugeln in dem Außenzylinder, die über die kreisförmigen Kugelnuten verbunden sind. Der Kugelkäfig ist durch in beide axiale Enden des Außenzylinders eingepaßte Halteringe starr mit dem Außenzylinder verbunden.

Lager des oben erläuterten Typs sind in den japanischen Patentveröffentlichungen 22 210/1978 und 33 702/1978 beschrieben.

Ein Nachteil der bekannten Lager besteht darin, daß, weil der Außenzylinder nicht nur die Führungsnuten für die belasteten und die Führungsnuten für die unbelasteten Kugeln enthält, sondern auch die Umfangsnuten und die Eingriffsnuten zum Halten der Halteringe, die Gesamtlänge des Außenzylinders sehr groß ist, mit dem Ergebnis, daß Gewicht und Kosten des Lagers hoch sind. Ein derart schweres Lager eignet sich für bestimmte Maschinen und Instrumente nicht.

Außerdem ist es grundsätzlich schwierig und zeitraubend, in der inneren Umfangsflache des Außenzylinders sowohl die sich axial erstreckenden Führungsnuten für belastete und unbelastete Kugeln als auch die Umfangsrichtung verlaufenden Nuten, die senkrecht zu den Führungsnuten angeordnet sind, auszubilden. Diese Schwierigkeiten stehen der billigen Massenproduktion des Lagers entgegen.

Ein weiteres Problem ist darin zu sehen, daß die Halteringe zum Befestigen des Käfigs an dem Außenzylinder unerläßlich sind. Dies wiederum macht es erforderlich, daß geeignete Staubabdichtungen, z.B. Gummidichtungen, vorgesehen werden müssen, um das Eindringen von Staub und anderen Fremdstoffen durch eine den Haltering umgebende Lücke in das Lager zu verhindern. Die Notwendigkeit, die Halteringe und die Staubdichtungen vorzusehen, erhöht die Anzahl von

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Montageschritten.

Um die oben aufgezeigten Nachteile und Probleme zu lösen, wurde ein anderes Lager vorgeschlagen, bei dem die axiale Länge des Außenzylinders durch Weglassen der in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten verkürzt wurde. Bei diesem Lager ist an den beiden axialen Enden des Außenzylinders ein Paar Abschlußdeckel befestigt. Die Abschlußdeckel besitzen Kugel-Wendenuten, die mit dem entsprechenden Abschnitt der zugehörigen Endlos-Kugelnut in dem Käfig so zusammenwirken, daß sich die Kugeln aus den Führungsnuten für unbelastete Kugeln in die Führungsnuten für belastete Kugeln bewegen können, und umgekehrt.

Dieser Typ von Lager ist z.B. in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften 155 922/1980, 159 320/1980 und 159 321/1980, sowie in der japanischen Patentveröffentlichung 50 969/1982 beschrieben.

Der Abschlußdeckel bei diesem Typ von Lager wird durch diesen aus einer Legierung gebildet, und er wird mit Hilfe von Befestigungselementen, z.B. mit kleinen Schrauben, starr an dem Außenzylinder befestigt. Auch der Kugelkäfig besteht aus Metall und besitzt eine äußere Form und Größe, die im wesentlichen mit der inneren Form und Größe des Außenzylinders übereinstimmt. Die Herstellung des Außenzylinders und auch des Kugelkäfigs erweist sich als schwierig, und des-

gQ halb sind erhöhte Produktionskosten unvermeidlich.

Um diesem Problem zu begegnen, wurde vorgeschlagen, den Kugelkäfig und den Abschlußdeckel aus Kunststoff herzustellen, um die Abschlußdeckel durch Schweißen gg einstückig mit den beiden axialen Enden des Kugelkäfigs zu verbinden, wie es in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften 76 547/1977, 54 638/1978 und 115 622/1980 beschrieben ist.

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Allerdings besitzt bei diesem vorgeschlagenen Lager der Abschlußdeckel eine flache innere Umfangsflache, so daß der Abschlußdeckel in keiner Weise in der Lage ist, die Kugeln gezielt entlang einer konstanten Bahn zu führen, wenn die Kugeln umkehren. Deshalb neigen die Kugeln bei schnell bewegtem Lager dazu, radial nach außen gedrückt zu werden, so daß sie aus dem Käfig nach oben treiben und sowohl von dem Käfig als auch von dem Abschlußdeckel loskommen. In anderen Worten: Die Kugeln werden weder in axialer Richtung noch in radialer Richtung beim Wendevorgang am axialen Ende des Kugeldurchgangs zurückgehalten, so daß sie sich an jedem axialen Ende der Endlos-Umlaufbahn nicht entlang eines konstanten Umlaufwegs bewegen. Dies verhindert in unerwünschter Weise die glatte Wendebewegung der Kugeln und hat wegen der mechanischen gegenseitigen Berührung der Kugeln eine starke Geräuschentwicklung zur Folge.

r\ Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein leichtgewichtiges Kugellager zu schaffen, dessen Herstellung und Zusammenbau im Vergleich zum Stand der Technik vereinfacht sind, so daß die Herstellungskosten des Lagers herabgesetzt werden können. Insbesondere soll ein Kugellager mit kreisförmigen Kugel-Wendedurchgängen zur gezielten Führung der Kugeln entlang einer konstanten Bahn geschaffen werden, wobei die Wendedurchgänge sowohl in den beiden axialen Endabschnitten eines Kugelkäfigs als auch in einem Paar von Abschlußdeckeln, die an diesen axialen Endabschnitten des Kugelkäfigs befestigt sind, definiert sind, damit die Kugeln die Umkehrbewegung entlang der kreisförmigen Kugel-Wendedurchgänge glatt vollziehen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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Bei dem erfindungsgemäßen Lager ist der die Endlos-Spurnuten enthaltende Kugelkäfig über mehrere Kugeln in dem die entsprechenden Kugel-Führungsnuten aufweisenden Außenzylinder aufgenommen, und das Paar Abschlußdeckel ist an die über den Außenzylinder vorstehenden axialen Endabschnitte des Kugelkäfigs angeschweißt. Jeder Abschlußdeckel und die entsprechenden beiden Enden des Kugelkäfigs definieren miteinander kreisförmige Kugel-Wendedurchgänge, die in der Lage sind, die jeweiligen Kugelreihen entlang einer konstanten Bahn gezielt zu führen, wenn die Kugeln die Umkehrbewegung vollziehen. Wenn also das Lager in axialer Richtung einer Welle, auf der das Lager montiert ist, bewegt wird, werden die in einer Reihe oder Kette angeordneten Kugeln glatt geführt und kehren durch die kreisförmigen Kugel-Wendedurchgänge aus der belasteten Zone zwischen Welle und Außenzylinder um in die nichtbelastete Zone zwischen Kugelkäfig und Außenzylinder, und umgekehrt. Jeder kreisförmige Kugel-Wendedurchgang wird gebildet durch die Kugel-Wendenuten in der inneren Umfangsflache jedes Abschlußdeckels und die entsprechende Kugel-Wendenut in der äußeren Umfangsflache des Kugelkäfigs. Vorzugsweise sind sowohl die Kugel-Wendenuten des Kugelkäfigs als auch der Abschlußdeckel, durch die die kreisförmigen Kugel-Wendedurchgänge gebildet sind, so geformt und bemessen, daß die Kugel-Wendenuten die Kugeln vollständig einschließen.

j_) Int folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Kugelnutlagers als eine Ausführungsform des Linearkugellagers

gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie

II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht des Lagers nach Fig. 1 in dem von einer

Keilwelle abgenommenen Zustand,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5A eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5B die Darstellung eines kreisförmigen Kugeldurchgangs, der gebildet wird durch

eine in einem Käfig gebildete Kugel-Wendenut und eine in einem Abschlußdeckel ausgebildete Kugel-Wendenut,

Fig. 5C eine Schnittansicht eines wesentlichen

Teils eines kreisförmigen Kugeldurchgangs, wobei von diesem speziell eine belastete Zone dargestellt ist,

Fig. 5D eine Schnittansicht eines wesentlichen

Teils des kreisförmigen Kugeldurchgangs, wobei von diesem insbesondere eine nichtbelastete Zone dargestellt ist,

Fig. 5E eine Schnittansicht eines wesentlichen

Teils des kreisförmigen Kugeldurchgangs, wobei von diesem insbesondere eine Übergangs zone zwischen belasteter Zone und nicht-belasteter Zone dargestellt ist,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht eines

Teils eines Abschlußdeckels für einen über den Außenzylinder vorstehenden

axialen Endabschnitt des Kugelkäfigs,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht

des Außenzylinders, 5

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Kugelkäfigs,

Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Fig. 9,

Fig. 11 eine stirnseitige Ansicht des Abschlußdeckels, betrachtet von der rechten Seite

in Fig. 1,

Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Linie XII-XII in Fig. 11, und

Fig. 13 eine stirnseitige Ansicht des Abschlußdeckels, betrachtet von der linken Seite in Fig. 1.

Im folgenden wird als bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Linearkugellagers für eine geradlinige Axialbewegung ein Kugelnutlager anhand der Fig. 1 bis 13 beschrieben.

3Q Das Kugelnutlager besitzt einen Außenzylinder 10.

Wie am besten aus Fig. 7 und 8 ersichtlich ist, ist der Außenzylinder ein zylindrisches Keil, welches gebildet wird durch Ablängen eines dickwandigen zylindrischen Rohres oder, alternativ, durch Aufbohren

gg eines massiven zylindrischen Blocks, so daß der Block eine axiale Mittelbohrung erhält. Der Außenzylinder besitzt an seiner inneren Umfangsflache mehrere Führungsnuten für belastete Kugeln, 13, und mehrere

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Führungsnuten für nicht-belastete Kugeln, 14, die zum Führen von belasteten Kugelreihen 11 und nicht-belasteten Kugelreihen 12 ausgebildet sind. Jede dieser Nuten besitzt etwa U-förmigen Querschnitt und ist durch Ziehen oder Stoßen gebildet. Die Führungsnuten 13 für belastete Kugeln und die Führungsnuten 14 für nicht-belastete Kugeln wechseln sich in Umfangsrichtung ab und erstrecken sich über die gesamte axiale Länge des Außenzylinders. An den beiden in Umfangsrichtung beabstandeten Enden der Führungsnuten 13 für belastete Kugeln sind durch Kugelglättung oder Stoßen Rollflächen für belastete Kugeln, 15, gebildet, deren Krümmungsradius geringfügig größer ist als der der Kugeln. Der radiale Abstand zwischen der Mitte des Außenzylinders 10 und dem Boden einer Führungsnut für nicht-belastete Kugeln ist gleich oder etwas größer als der radiale Abstand zwischen der Mitte des Außenzylinders 10 und dem Boden einer Führungsnut 13 für belastete Kugeln. Das heißt: Die Führungsnuten 14 für nicht-belastete Kugeln besitzen eine Tiefe, die gleich oder etwas größer ist als die Führungsnuten 13 für belastete Kugeln. Der Außenzylinder 10 besitzt außerdem mehrere Axialrippen 16, die radial nach innen von der Innenfläche des Zylinders 10 vorspringen. Diese Axialrippen 16 sind in konstantem ümfangsabstand angeordnet, so daß sie die Führungsnuten 13 für belastete Kugeln von den Führungsnuten für nicht-belastete Kugeln trennen. Die Axialrippen erstrecken sich über die gesamte Länge des Außen-Zylinders 10.

Das Linearkugellager besitzt außerdem einen im wesentlichen zylindrischen und einstückig ausgebildeten Kugelkäfig 20 aus Kunststoff. Der Kugelkäfig 20 besitzt auf seiner äußeren Umfangsflache mehrere Endlos-Kugelspurnuten 21, die in Zusammenwirken mit den Führungsnuten 13·für belastete Kugeln und den Führungsnuten 14 für nicht-belastete Kugeln ermöglichen, daß

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die Kugeln durch sie umlaufen. Die Endlos-Spurnuten 21 sind definiert durch im wesentlichen elliptische Ausnehmungen, die auf der äußeren Umfangsfläche des Kugelkäfigs 20 in regelmäßigen Umfangs-Abständen ausgebildet sind. Eine Axialrippe 22 ist in der äußeren Umfangsflache des Kugelkäfigs 20 im Mittelbereich des elliptischen Ausnehmung gebildet, so daß die Endlos-Spurnut 21 um die Seite der Axialrippe 22 herum in der elliptischen Ausnehmung gebildet ist. Die Endlos-Spurnut 21 besitzt einen im wesentlichen konstanten halbkreisförmigen Querschnitt über ihre gesamte Länge. Der Querschnitt der Endlos-Spurnut 21 hat einen Krümmungsradius, der geringfügig größer ist als der Radius der Kugeln, während die Tiefe etwa dem halben Kugeldurchmesser entspricht.

Jedes axiale Ende der Endlos-Spurnut 21 bildet, etwa U-förmig gekrümmt, einen Kugel-Wendeabschnitt oder eine Kugel-Wendenut 23. Die gestreckte Bahn 21A der Endlos-Spurnuten 21, entsprechend den Rollflächen für belastete Kugeln, die in der inneren Umfangsflache des Außenzylinders 10 gebildet sind, ist derart geschnitten, daß Axialschlitze 24 gebildet werden, deren Breite kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln. Am Boden der gestreckten Bahn 21A ist an jedem Ende des Schlitzes 24 eine Zunge 25 zum Übernehmen der Kugeln in die Kugel-Wendenut 23 gebildet. Die andere gestreckte Bahn 21B jeder Endlos-Kugelnut 21 besitzt einen vollständigen Boden, d.h.: Es fehlt der Schlitz. Die gestreckte Bahn 21A der Endlos-

3Q Spurnut 21 wird im folgenden in Verbindung mit der Bahn für belastete Kugeln als "Laufnut für belastete Kugeln 21A" bezeichnet, während die gestreckte Bahn 21B in Verbindung mit der Bahn für nicht-belastete Kugeln im folgenden als "Laufnut für nicht-belastete

gg Kugeln 21B" bezeichnet wird. Die U-förmige Kugel-Wendenut 23 an jedem axialen Ende der Endlos-Spurnut 21 wird gebildet durch eine Wendenut 23A für belastete Kugeln, die an die Laufnut für belastete

Kugeln 21A, anschließt, eine Kugel-Wendenut 23B für nicht-belastete Kugeln, die an die Laufnut für nichtbelastete Kugeln 21B anschließt, und eine gekrümmte Zwischennut 23C, welche die Wendenuten 23A und 23B für belastete bzw. für nicht-belastete Kugeln verbindet.

Der Rücken 22 in jeder Endlos-Spurnut 21 besitzt auf seiner einen Seite eine sich über die gesamte Länge erstreckende Stufe 26. Die Stufe 26 kommt in Eingriff mit der entsprechenden Rippe 16 auf der Innenfläche des Außenzylinders 10, um eine Relativ-Drehbewegung zwischen Kugelkäfig 20 und Außenzylinder 10 zu verhindern. Folglich entsprechen die Laufnuten 21A für belastete Kugeln in den Endlos-Spurnuten 21 den Führungsnuten 13 für belastete Kugeln in radialer Richtung des Außenzylinders 10, während die Laufnuten 21B für nicht-belastete Kugeln in den Endlos-Spurnuten 21 den Führungsnuten 14 für nicht-belastete Kugeln im Außenzylinder 10 in dessen radialer Richtung entsprechen, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist.

An jedem axialen Ende des Kugelkäfigs 20 befinden sich in konstantem gegenseitigem Umfangsabstand mehrere sich von der Außenumfangsfläche des Kugelkäfigs radial nach innen erstreckende Ausnehmungen 27. Wie anhand von Fig. 4 noch erläutert werden wird, kommen diese Ausnehmungen 27 in Eingriff mit Führungs-Vorsprüngen, die in einem Abschlußdeckel 30 ausgebildet sind.

Eine Unterteilungswand 28 trennt jeden Schlitz 24 zweier benachbarter Endlos-Spurnuten 21 in dem Kugelkäfig 20. Die Unterteilungswand 28 ist so ausgebildet, daß sie in der Führungsnut 13 für belastete Kugeln innerhalb des Außenzylinders 10 aufgenommen wird. In ähnlicher Weise trennt eine weitere Unterteilungswand 29 jede Laufnut 21B für nicht-belastete Kugeln

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zweier benachbarter Endlos-Spurnuten 21 voneinander. Diese ünterteilungswand 29 wird in einer Führungsnut 14 für nicht-belastete Kugeln innerhalb des Außenzylinders 10 aufgenommen.
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Das Linearkugellager besitzt außerdem ein Paar Abschlußdeckel 30, die so ausgebildet sind, daß sie auf die beiden axialen Endabschnitte des Kugelkäfigs 30 passen, welche über die beiden axialen Enden des Außenzylinders 10 vorstehen. Die Abschlußdeckel werden an den äußeren Umfangsflachen dieser axialen Endabschnitte des Kugelkäfigs 20 durch Schweißen befestigt. Jeder Abschlußdeckel 30 besteht aus dem gleichen Kunststoff wie der Kugelkäfig 20 und besitzt in einer auf seiner Achse senkrecht stehenden Ebene einen kreisförmigen Querschnitt. Die axiale Dicke des Abschlußdeckels 30 ist größer als die Breite W1 des axialen Vorsprungs am Endabschnitt des Kugelkäfigs 20.

Jeder Abschlußdeckel 30 besitzt mehrere Kugel-Wendenuten 21, die in seiner inneren Umfangsflache ausgefahren sind. Mehrere Führungs-Vorsprünge 32 am axialen äußeren Endabschnitt der Innenfläche des Abschlußdeckels 30 stehen radial nach innen vor und besitzen untereinander einen konstanter Umfangsabstand. Auf der Innenseite jedes Abschlußdeckels 3 0 befinden sich außerdem mehrere sich axial erstreckende Rippen 33, die axial mit den entsprechenden Führungs-Vorsprüngen 32 ausgerichtet sind, so daß zwischen dem Führungs-Vorsprung 32 und dem entsprechenden Ende der sich axial erstreckenden Rippen 33 ein Raum gebildet wird, der groß genug ist, um die Kugeln durchzulassen. Die Anzahl der sich axial erstreckenden Rippen 33 ist folglich die gleiche wie die der Führungs-Vorsprünge 32. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs Führungs-Vorsprünge 3 2 und sechs sich axial erstreckende Rippen 33 vorhanden.

Das Teil ist derart ausgebildet, daß zwischen einem Paar sich axial erstreckender Rippen 33, d.h. zwischen einer der Rippen 33 und der benachbarten anderen äußeren Rippe 33, eine Kugel-Wendenut 31A für belastete Kugeln mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt gebildet ist. Zwischen einem anderen Paar von sich axial erstreckenden Rippen 33, die sich von den die Kugel-Wendenut 31A für belastete Kugeln bildenden Paar von Rippen 33 unterscheiden, ist ein Paar Wendenuten 3TB für nicht-belastete Kugeln gebildet, die voneinander durch eine weitere, sich axial erstreckende Unterteilungswand 34 getrennt sind. Folglich sind in Umfangsrichtung auf der Innenfläche des Abschlußdeckels 30 abwechselnd Paare von Kugel-Wendenuten 31A für belastete Kugeln und Paare von Kugel-Wendenuten 31B für nicht-belastete Kugeln gebildet.

Die Unterteilungswand 34, die sich vom Boden der i^m Querschnitt U-förmigen Nut radial nach außen erstreckt, besitzt zwei gekrümmte Seitenflächen, die sich zu dem axial außen gelegenen Endabschnitt des Abschlußdeckels 30 erstrecken, so daß sie glatt in die gekrümmte Innenfläche jedes Führungs-VorSprungs 32 übergehen. Die dem Führungs-Vorsprung 32 axial gegenüberliegende Fläche jeder Rippe 33 besitzt die gleiche Krümmung wie ihre beiden Seitenflächen. Folglich ist zwischen den sich gegenüberliegenden Flächenbereichen des Führungs-VorSprungs 3 2 und der diesem entsprechenden Rippe 33 eine Zwischen-Verbindungsnut 31C gebildet, welche die Kugel-Wendenut 31A für belastete Kugeln mit der dazugehörigen Kugel-Wendenut 31B für nicht-belastete Kugeln verbindet.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind mehrere Kugel-Wendenuten 31, beim dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Nuten, in der inneren Umfangsflache jedes Abschlußdeckels 3 0 mit regelmäßigem Umfangs-

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abstand gebildet, so daß die jeweiligen Kugelreihen eine glatte Umlauf- oder Umkehrbewegung vollziehen.

Diese Kugel-Wendenuten 31 entsprechen den gegenüberliegenden Kugel-Wendenuten 23 des Kugelkäfigs 20 in radialer Richtung. Die Kugel-Wendenut 31 besitzt eine gekrümmte Oberfläche, deren Krümmungsradius etwas größer ist als der der Kugeln, und eine Tiefe, die etwa dem halben Kugeldurchmesser entspricht, also genauso, wie es bei der Kugel-Wendenut 23 in dem Kugelkäfig 20 der Fall ist. Wenn also der Abschlußdeckel 30 auf einen axialen Endabschnitt des Kugelkäfigs 30 aufgesetzt ist, sind die Kugel-Wendenuten 23A für belastete Kugeln und die Kugel-Wendenuten 23B für nicht-belastete Kugeln der Endlos-Spurnuten 21 in dem Kugelkäfig 20 ausgerichtet, mit den Kugel-Wendenuten 21A für belastete Kugeln bzw. den Kugel-Wendenuten 21B für nicht-belastete Kugeln der Kugel-Wendenuten 31 in dem Abschlußdeckel 30, wodurch im Querschnitt kreisförmige Kugel-Wendedurchgänge A, die jeweils Halbkreisform besitzen, zwischen dem Kugelkäfig 20 und dem Abschlußdeckel 30 definiert werden.

Wie aus den Fig. 4 und 6 hervorgeht, kommen die Führungs-VorSprünge 32 an der Innenfläche des Abschlußdeckels 30 in Eingriff mit den Ausnehmungen 3 an der Außenfläche des Kugelkäfigs 20, wodurch der Abschlußdeckel 30 in Umfangsrichtung bezüglich des Kugelkäfigs 20 positioniert wird. Die Führungs-Vorsprünge 32, die sich an der Außenseite der jeweiligen Zwischen-Verbindungsnuten 31C befinden, dienen außerdem zur Verstärkung der Enden der jeweiligen Kugel-Wendenuten 31 in dem Abschlußdeckel 30.

An der inneren Umfangsflache der Abschlußdeckel 3 0 sind an deren vom Außenzylinder 10 entfernter Enden Staubdeckel 35 ausgebildet. Um das Einführen der Keilwelle 40 zu ermöglichen, besitzt jeder Staubdeckel

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35 ein Mittelloch 36, dessen Gestalt an die Außenkontur der Keilwelle 40 angepaßt ist.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Linearkugellager die Kugel-Wendenuten 23 in der Außenumfangsflache des Kugelkäfigs 20 und die damit zusammenwirkenden Kugel-Führungsnuten 31 in der Innenfläche des Abschlußdeckels 30 in einander gegenüberliegenden Bereichen von Kugelkäfig 20 und Abschlußdeckel 30 ausgebildet sind, wobei jede Kugel-Wendenut 23 und 31 eine Tiefe hat, die etwa dem halben Kugeldurchmesser entspricht. Wenn also der Außenzylinder 10, der Kugelkäfig 20 und die Abschlußdeckel 3 0 mit in die jeweiligen Kugelnuten eingelegte Kugeln zusammengebaut werden, entstehen kreisförmige Kugel-Wendedurchgänge A mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt und einem Durchmesser, der etwa dem Kugeldurchmesser entspricht. Diese Kugel-Wendedurchgänge A werden gebildet durch die Kugel-Wendenuten 23 und 31 im Kugelkäfig 20 bzw. im Abschlußdeckel 30, wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht.

Der Zusammenbau dieses Lagers erfolgt so, daß zunächst der Kugelkäfig 20 in den Außenzylinder 10 eingesetzt wird, wobei die Kugeln in die entsprechenden Kugel-Führungsnuten eingesetzt sind, anschließend das Paar von Abschlußdeckeln 3 0 von den beiden Enden des Außenzylinders 10 vorstehenden Endabschnitten des Kugelkäfigs 20 aufgepaßt wird und schließlich die Abschlußdeckel 30 an die äußeren Umfangsflachen des Kugelkäfigs 20 angeschweißt werden, wozu eine geeignete Apparatur, z.B. ein Kunststoff-Schweißgerät, verwendet wird.

Im Betrieb wird das den obigen Aufbau aufweisende Linearkugellager so auf die Keilwelle 4 0 aufgesetzt, daß es die Keilwelle umgibt. Wenn das Lager in axialer

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Richtung der Keilwelle 40 linear bewegt wird, laufen die rollenden Kugeln in den jeweiligen Kugelreihen durch die entsprechenden Endlos-Spurnuten zwischen belasteter Zone und nicht-belasteter Zone um. In der Zwischenzone zwischen belasteter und nicht-belasteter Zone werden die rollenden Kugeln glatt entlang der konstanten Spur durch die jeweiligen kreisförmigen Kugel-Wendedurchgänge A geführt, von denen jeder durch die Kugel-Wendenuten 23 und 31 des Kugelkäfigs 20 bzw. des Abschlußdeckels 30 so gebildet wird, daß er die rollenden Kugeln vollständig umfaßt. Die entlang des Kugel-Wendedurchgangs A laufenden Kugeln bilden naturgemäß eine Punktberührung mit der Mitte P (siehe Fig. 5B - 5D) in der Kugel-Wendenut 31 des Abschlußdeckels 30, bedingt durch die Zentrifugalkraft, so daß die Kugeln entlang einem konstanten Weg laufen können, der durch die Mitte P der Kugel-Wendenut 31 bestimmt wird.

Demzufolge werden die rollenden Kugeln glatt aus dem belasteten Bereich in den nicht-belasteten Bereich, und umgekehrt, geführt, ohne daß eine nennenswerte Geräuschentwicklung stattfindet. Darüberhinaus sind in dem erfindungsgemäßen Linearkugellager Kugel-Wendedurchgänge, welche die belasteten mit dem nicht-belasteten Zonen der Endlos-Kugeldurchgänge verbinden, in den Abschlußdeckeln 30 ausgebildet, die aus leichtgewichtigem Kunststoffmaterial separat von dem ein großes Gewicht ausweisenden Außenzylinder 10 ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Länge des schweren Außenzylinders 10 zu reduzieren, da der Außenzylinder nur die gestreckten Abschnitte der Endlos-Spurnuten aufnehmen muß, d.h. nicht die in Umfangsrichtung laufenden Nuten in den beiden axialen Endabschnitten enthalten muß.

Das erfindungsgemäße Lager läßt sich deshalb billig herstellen, weil der Zusammenbau des Lagers lediglich

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erfordert, die Abschlußdeckel 30 auf· die beiden über

die Enden des Außenzylinders vorstehenden Endabschnitte des Kugelkäfigs zu setzen und sie mit den äußeren Umfangsflächen des Kugelkäfigs zu verschweißen. 5

Außerdem lassen sich die Abschlußdeckel 3 0 und der Kugelkäfig 20 in einfacher Weise durch Spritzguß herstellen, so daß diese Teile billig in Massenfertigung hergestellt werden können.

Der einstückig mit dem Abschlußdeckel 30 ausgebildete Staubdeckel 35 besitzt eine Innenkontur, die im wesentlichen übereinstimmt mit der Außenkontur der Keilwelle 40, so daß in wirksamer Weise das Eindringen von Staub und anderem Fremdmaterial in das Lager verhindert werden kann.

Die Keilwelle 40 besitzt etwa den Querschnitt eines regelmäßigen Dreiecks mit drei axialen Rücken 41, die von der Keilwelle 4 0 radial nach außen abstehen. Wenn das Lager auf die Keilwelle 40 aufgesetzt wird, befindet sich jeder Vorsprung 41 in dem Raum zwischen zwei benachbarten belasteten Kugelreihen 11 in den Führungsnuten 13 für belastete Kugeln innerhalb des Außenzylinders 10. Hierdurch werden die belasteten Kugeln zwischen jeder Seitenfläche des Rückens 41 und der entsprechenden Wand der Führungsnut 13 für belastete Kugeln eingeklemmt, so daß eine Winkel-Kontaktgabe erfolgt, über die das Drehmoment zwischen dem Außenzylinder 10 und der Keilwelle 4 0 vollständig übertragen werden kann.

Claims

KIX NKKR · SCHMm-MLS(A ■ HlHSCI I WTKYNNW UTK χι βοιίλν ι·ντκ\τ yrmn\n*< K 30 543/7we Hiroshi TERAMACHI 2-34-8 Higashi-Tamagawa Setagaya-ku. Tokyo / JAPAN Linearkugellager Patentansprüche

1. Linearkugellager,

gekennzeichnet durch

- einen etwa zylindrischen Außenzylinder (10) mit mehreren Führungsnuten (13) für belastete Kugeln und mehreren Führungsnuten (14) für unbelastete Kugeln, die an seiner

inneren Umfangsflache derart ausgebildet sind, daß sich _gFührungsnuten für belastete Kugeln mit Führungsnuten für unbelastete Kugeln in ümfangsrichtung abwechseln,

- einen im wesentlichen zylindrischen Kugelkäfig (20),

dessen axiale Länge größer ist als die des Außenzylinders (10), und der an seiner äußeren Umfangsflache mehrere Endlos-Spurnuten (21) aufweist, die mit den Führungs-

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nuten für belastete und den Führungsnuten für unbelastete Kugeln des Außenzylinders zusammenwirken, so daß jeweils aus mehreren Kugeln bestehende Kugelreihen (11, 12) in ihnen umlaufen können, und - ein Paar im wesentlichen ringförmiger Abschlußdeckel (30), die an die beiden axialen Endabschnitte des über die beiden Enden des Außenzylinders vorstehenden Kugelkäfigs (20) angepaßt und angeschweißt sind, wobei jeder der Abschlußdeckel in seiner Innenfläche Kugel-Wendenuten (31) aufweist, die radial den Kugel-Wendenuten (23) der Endlos-Spurnuten in dem Kugelkäfig gegenüberstehen, so daß kreisförmige Kugel-Wendedurchgänge (A)' gebildet werden, durch die hindurch die Kugeln von den belasteten Bere.ichen zu den nicht-belasteten Bereichen der Endlos-Spurnuten bewegt werden, und umgekehrt.

2. Linearkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze ichne.t, daß der Kugelkäfig (20) und die Abschlußdeckel (3 0) aus Kunststoff bestehen, und daß die Abschlußdeckel (30) mit ihren inneren Umfangsflachen an die äußere Umfangsflache des Kugelkäfigs geschweißt sind.

3. Linearkugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschlußdeckel (30) mit einer Staubabdeckung (35) ausgestattet ist, die entfernt von dem Außenzylinder radial nach innen von dem Abschlußdeckel absteht.